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流媒體編碼和應用層組播技術在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用研究報告
摘要：隨著近年來互聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，網(wǎng)絡傳輸速度和網(wǎng)絡帶寬也在不斷地增加，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，得到了極為廣泛的應用，在安全警衛(wèi)監(jiān)控、工業(yè)監(jiān)控、智能大廈監(jiān)控、城市交通管理監(jiān)控等領域被大量應用。本文首先分別闡述了應用層組播技術特點和流媒體編碼技術特點，同時，就在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中應用流媒體編碼和應用層組播技術進行了較為深入的探討，提出了自己的看法和建議，具有一定的參考價值。
關鍵詞：視頻監(jiān)控系統(tǒng)；流媒體編碼和技術；應用層組播技術
1 前言
隨著近年來互聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，網(wǎng)絡傳輸速度和網(wǎng)絡帶寬也在不斷地增加，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，得到了極為廣泛的應用，在安全警衛(wèi)監(jiān)控、工業(yè)監(jiān)控、智能大廈監(jiān)控、城市交通管理監(jiān)控等領域被大量應用。而傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)在傳輸視頻流的過程中，都是采用單播技術來進行，這樣一來，往往就難以擴展，工作效率低下，網(wǎng)絡資源也被大量的浪費，而應用層組播技術與單播技術完全不同，它可以一次就將所有相同的數(shù)據(jù)都傳輸給屬于所有接受者，是一種高效網(wǎng)絡通信傳輸方案。本文就流媒體編碼和應用層組播技術在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應用進行研究。
2 應用層組播技術特點
應用層組播技術的目的是在于將組播部署為一種有效的服務性網(wǎng)絡，疊加于IP網(wǎng)絡之上。應用層組播技術能夠在應用層直接利用現(xiàn)有的傳輸技術和網(wǎng)絡設備，不需要對下層網(wǎng)絡基礎設施進行改變就能夠達到組播的目的，這樣就導致組播的規(guī)模應用和快速部署變得容易實現(xiàn)。同時，應用層組播技術具有較好的組播安全控制、擁塞控制、Qos保證、可靠傳輸，這要比在IP層實現(xiàn)靈活的多。
目前國內(nèi)外應用層組播技術已經(jīng)進入到了研究的高潮階段，各種應用層組播協(xié)議和應用層組播系統(tǒng)都先后出現(xiàn)，應用層組播技術可以基于協(xié)議構造算法的不同分為兩種，分別是分布式算法和集中式算法。分布式算法又可以分為隱式組播、樹優(yōu)先組播、網(wǎng)優(yōu)先組播三類，隱式法中沒有嚴格地定義數(shù)據(jù)拓撲和控制拓撲，不需要這些內(nèi)部成員相互之間進行有效的交互，也沒有嚴格的先后順序，代表算法有：Scribe、NICE等，可分為P2P路由和層次型等幾種類型。典型的樹優(yōu)先組播算法有：HMTP、Yoid等，首先將組播樹直接構造起來，然后再挖掘不相鄰的其它組成員，將這些成員的附加控制鏈路進一步進行添加。具有附加控制鏈路的組播樹是樹優(yōu)先組播的控制拓撲，也是樹優(yōu)先組播的數(shù)據(jù)拓撲。典型的網(wǎng)優(yōu)先組播算法有Scattercast、Narada等，第一先構建一個覆蓋網(wǎng)絡，其次，再將其他成員的路徑進行分布式地計算，然后創(chuàng)建組播樹。而集中式算法易于維護組播樹的效率性和一致性，有利于減少控制負載，具有較好的可靠性。典型的集中式應用層組播協(xié)議有HBM、ALMI，較為適合于小規(guī)模組通信使用，但是缺乏可伸縮性，容易受到單點失效的限制，也不利于維護全局信息，必須要定期計算以優(yōu)化其拓撲結構。
3 流媒體編碼技術特點
流媒體編碼技術是一種基于IP網(wǎng)絡的多媒體數(shù)據(jù)流技術，它已經(jīng)越來越成為了一種具有強大生命力和吸引力的新媒體，豐富了互聯(lián)網(wǎng)的功能，改變了傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的呆板形象，可以以數(shù)據(jù)流的方式在Internet上實時發(fā)布視頻、音頻等多媒體內(nèi)容，給網(wǎng)絡信息交流帶來了新的突破，目前正在廣泛地應用于一系列的互聯(lián)網(wǎng)信息服務中，如遠程醫(yī)療、遠程教育、視頻監(jiān)控、視頻會議、新聞出版、遠程培訓、電子商務、娛樂、證券等。流媒體編碼技術是一種非常具有發(fā)展?jié)摿Φ臄?shù)據(jù)庫訪問技術，它首先基于互聯(lián)網(wǎng)技術，以互聯(lián)網(wǎng)規(guī)范為基礎建立數(shù)據(jù)庫訪問接口，成為介于數(shù)據(jù)庫應用和數(shù)據(jù)源之間的一種通用數(shù)據(jù)訪問標準；其次，流媒體編碼技術能夠訪問的數(shù)據(jù)源不再受到限制，流媒體編碼技術通過服務器將數(shù)據(jù)源透明化。
4 在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中應用流媒體編碼和應用層組播技術
4.1 應用層組播技術在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應用
圖像是通過人類視覺獲得的，視覺是人類最主要的感覺器官，圖像（視覺）信息是人們由客觀世界獲得信息的主要來源之一，占人們依靠五官由外界獲得信息量的70%以上。因此圖像所提供的直觀作用，不是語言和文字描述所能達到的，所以說百聞不如一見。視頻圖像實際上就是連續(xù)的靜態(tài)圖像序列，是對客觀事物形象、生動的描述，是一種更加直觀而具體的信息表達形式。
傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)基本上都是采用C/S模式，但是這種C/S模式只能用于應用于小規(guī)模的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，由于它自身的網(wǎng)絡帶寬和性能限制了其在大規(guī)模視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應用和發(fā)展，我們可以通過采用多個監(jiān)控服務器，采用光纖接口，提升網(wǎng)絡接口帶寬，提高監(jiān)控服務器處理能力；采用多核CPU等方式來提高視頻監(jiān)控服務器的性能和容量，這些方法都或多或少能夠將視頻監(jiān)控系統(tǒng)的容量提高，但是往往就會以復雜的系統(tǒng)和高昂的硬件成本作為代價，且一旦用戶數(shù)量大幅度增加之后，將不能滿足需要。應用層組播在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應用，視頻數(shù)據(jù)在傳輸過程中仍然采用UDP方式或TCP方式，對于原有視頻監(jiān)控底層的通信協(xié)議并不會發(fā)生改變，但是視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂叫枰薷�。應用層組播技術在邏輯實現(xiàn)方面，可以將B/S視頻監(jiān)控系統(tǒng)模式結構簡單地分為數(shù)據(jù)服務器邏輯層、應用服務器邏輯層、WEB服務器邏輯層、客戶機邏輯層四個邏輯層次。數(shù)據(jù)服務器主要負責數(shù)據(jù)庫的同步、備份、分布式管理，同時還負責組織、儲存應用程序和應用軟件的數(shù)據(jù)信息；應用服務器主要是集中管理應用邏輯，根據(jù)應用服務器所處理的具體業(yè)務類型來將服務器劃分成不同的類型；WEB服務器主要負責集中管理客戶端應用軟件；客戶機主要完成人機交互信息。
4.2 流媒體編碼技術在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應用
在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中應用流媒體編碼技術能夠有效地將其他傳輸方式的局限性進行有效地克服，這也是安防監(jiān)控領域的巨大突破。具有以下的一些較為顯著的優(yōu)點。
第一，流媒體編碼技術可以在最大限度上將網(wǎng)絡帶寬進行節(jié)約，同時也可以大幅度降低服務器負荷。
第二，流媒體編碼技術對用戶的網(wǎng)絡連接速率要求不高，無需太高的網(wǎng)絡速度，就能夠得到較高質(zhì)量的媒體播放效果。
第三，流媒體編碼技術即便在低帶寬環(huán)境下，也能夠給用戶提高高質(zhì)量的視頻、音頻。
具體應用中，視頻服務器把存儲在存儲系統(tǒng)中的視頻信息以視頻流的形式，通過網(wǎng)絡接口發(fā)送給相應的客戶，并響應客戶的交互請求，保證視頻流的連續(xù)輸出。流媒體編碼技術為用戶提供了訪問不同類型的數(shù)據(jù)源的一種通用方法，它作為數(shù)據(jù)源和應用程序的中間層，允許應用程序以相同的接口訪問不同類型的數(shù)據(jù)源。流媒體編碼技術由一套通過COM訪問數(shù)據(jù)源的ActiveX接口組成，它提供一種訪問數(shù)據(jù)的統(tǒng)一手段，開發(fā)人員在開發(fā)時，不必考慮數(shù)據(jù)源的類型。
目前，隨著流媒體日趨豐富、用戶對流媒體需求的增加，特別是流媒體技術的完善，其在視頻監(jiān)控等的應用中將會越來越廣泛。
參考文獻：
[3]魏曉東.地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)建設的關鍵問題分析[J].自動化博覽，2009（05）：154-156.
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